[위즈뉴스] 국내 연구진이 돌연사 원인 1위이자 사망원인 2위 질환인 심근경색을 면역반응 조절로 치료하는 새로운 치료법을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 6일, 생체재료연구센터 정윤기 책임연구원과 이주로 박사 연구팀이 가톨릭대 의과대학 박훈준 교수, 박봉우 박사 연구팀과 함께 세포사멸이 유도된 섬유아세포로부터 유래된 나노소포체 세포 내에서 특정 물질들을 운반하고 전달하는 데 사용되는 0.001mm 크기 이하의 소포체를 활용해 면역반응을 조절하는 방식의 새로운 심근경색 치료법을 개발했다고 밝혔다.

심근경색은 지금까지 약물요법, 경피적 동맥성형술과 동맥우회술이 치료법으로 알려져 있으나, 이에 반응하지 않는 중증에는 적용이 어려웠다. 

이번 연구 성과를 담은 논문은 재료과학 분야의 SCI급 저명 국제학술지 ‘Advanced Functional Materials’(IF=19.0) 6월호에 게재됐다.

논문명은 'Targeted Delivery of Apoptotic Cell-Derived Nanovesicles prevents Cardiac Remodeling and Attenuates Cardiac Function Exacerbation'이며, KIST 정윤기 책임연구원과 가톨릭의대 박봉우 박사가 공동 교신저자로, KIST 이주로 박사가 제1저자로 참여했다.  

"향후, 임상시험 등 치료의 유효성과 안전성 검증 연구 진행할 것"

연구팀의 정윤기 박사는 “세포자살이 유도된 세포로부터 생산한 나노소포체를 이용해 심근경색 질환 치료에 적용한 최초 연구이며, 줄기세포가 아닌 일반 세포를 이용하기 때문에 대량생산이 가능한 장점을 갖고 있다”며 “향후 가톨릭대 의과대학, 바이오기업과 공동연구를 통해 임상시험 등 치료의 유효성과 안전성 검증 연구를 진행할 계획"이라고 말했다. 

심근경색은 심장에 혈액을 공급해 주는 혈관인 관상동맥이 좁아지거나 막히게 돼 심장근육에 충분한 혈액 공급이 이루어지지 못하게 되고, 이에 따라 심근에 영양 및 산소 결핍이 생겨 심장 기능 부진을 일으키는 허혈성 심장질환이다.

시장조사기관인 테크나비오(Technavio)에 따르면 전세계 심근경색 치료제 시장 규모는 2026년까지 연평균 4.7%의 성장률을 기록하며 20억 2,000만 달러에 이를 것으로 전망된다.

최근에는 엑소좀(exosome) 등의 줄기세포 유래 나노소포체(nanovesicles)를 이용해 염증반응을 조절하는 심근경색 치료제 연구가 수행되고 있으나, 줄기세포는 대량생산이 어려워 치료제의 경제성을 확보하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 세포 내 생화학적 변화에 의해 자살하는 사멸세포(Apoptotic Cell)를 원료로 하는 나노의약품을 통해 심장근육의 염증반응을 감소시킴으로써 중증 심근경색 치료의 가능성을 확인했다. 이러한 반응은 허혈성 심근경색 질환 부위에 특이적인 펩타이드와 대식세포 섭식에 특이적인 물질을 섬유아세포 표면에 부착함으로써 가능했는데, 이를 위해 연구팀은 표면이 개량된 섬유아세포의 세포사멸을 유도하여 항염증적인 특성을 가지면서도 심근경색 부위에 있는 대식세포에 특이적으로 전달될 수 있는 나노소포체를 개발했다.

대식세포는 세균이나 외부 세포 및 죽은 세포를 삼키는 세포로 손상 부위의 자연 치유에 관여한다.

[그림설명] ApoNV-DC의 제작 과정과 이의 심근경색 치료 메커니즘
섬유아세포에 Dextran과 CHP를 부착한 후, 세포사멸 유도 및 나노소포체를 제작하여 쥐의 정맥에 주사함. 심장 질환 부위로 전달된 ApoNV-DC는 대식세포에 의해 선택적으로 섭취되며, 항염증 반응을 통하여 심근경색 치료에 도움을 줌

동물실험에서는 쥐에게 정맥주사된 나노소포체가 심근경색 부위로 효과적으로 전달되고, 대식세포에만 특이적으로 다량 유입된 것을 확인했다. 그 결과, 좌심실의 수축력을 나타내는 지표인 '좌심실 박출률(LVEF Left Ventricular Ejection Fraction)'이 4주 동안 대조군에 비해서 1.5배 이상 증가하여 심박출량 개선 효과가 있음을 확인했다.

또한, 심근경색 부위에서 염증 완화 효과와 함께 심근경색 부위의 섬유화를 감소시키고 심장 내 혈관 보존율과 심근세포의 생존율이 높아지는 등 심장 기능이 향상됐다.

이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 한국연구재단 나노 및 소재기술개발사업과 세종과학펠로우십사업의 지원을 통해 수행됐다.

정 현 기자 다른기사 보기